2.2.7 Larutan Penyangga dan Hidrolisis
A. Larutan Penyangga
1 Pengertian Larutan penyangga Larutan penyangga atau larutan buffer adalah larutan yang dapat
mempertahankan pH tertentu terhadap usaha mengubah pH, seperti penambahan asam, basa, ataupun pengenceran. Dengan kata lain pH larutan penyangga dan
hidrolisis tidak akan berubah walaupun pada larutan tersebut ditambahkan sedikit asam kuat, basa kuat atau larutan tersebut diencerkan.
Dalam berbagai aktifitas yang melibatkan reaksi-reaksi dalam larutan seringkali diperlukan pH yang harganya tetap. Misalnya kita memerlukan suatu
larutan dengan pH = 4 selama melakukan percobaan, dan pH-nya tidak berubah- ubah. Cairan dalam tubuh kita juga pH-nya harus tetap dijaga, yaitu pada harga
7,4. apabila pH-nya berubah misalnya kurang dari 7,0 atau lebih dari 7,8, hal tersebut akan sangat membahayakan bagi tubuh kita bahkan dapat menyebabkan
kematian. Oleh karena itu, cairan dalam tubuh kita harus memiliki sifat sebagai larutan penyangga dan hidrolisis sehingga dapat mempertahankan pH cairan tubuh
walaupun tubuh kita menerima berbagai penambahan, misalnya zat yang mengandung asam atau basa.
2 Komponen Larutan penyangga Larutan penyangga dibedakan atas larutan penyangga asam dan larutan
penyangga basa. a. Larutan penyangga asam mengandung suatu asam lemah HA dengan
basa konjugasinya A.
Contoh: CH
3
COOH + NaCH
3
COO komponen bufer: CH
3
COOH dan CH
3
COO
–
b. Larutan penyangga dan hidrolisis basa mengandung basa lemah B dengan asam konjugasinya BH
+
. Contoh: NH
3
+ NH
4
Cl komponen bufer: NH
3
dan NH
4 +
3 Menghitung pH Larutan penyangga 1 Larutan penyangga Asam
Marilah kita tinjau larutan yang mengandung campuran asam lemah dengan basa konjugasinya, misalnya CH
3
COOH dengan CH
3
COO
–
. Kita ketahui bahwa hampir semua ion CH
3
COO
–
dalam larutan berasal dari garam sebab CH
3
COOH hanya sedikit sekali yang terionisasi. CH
3
COOH CH
3
COO
–
+ H
+
Stb: a-a a
a asam lemah, nilai α sangat kecil
≈ a
CH
3
COONa CH
3
COO
-
+ Na+ Stb: g- g
g g
Garam bersifat elektrolit kuat, g
g terurai sempurna, α=1
[ ]
[ ]
[ ]
Karena CH
3
COOH = a a dan CH
3
COO
-
= g + a g, maka:
[ ]
[ ]
Keterangan: Ka = tetapan ionisasi asam lemah a = jumlah mol asam lemah
g = jumlah mol basa konjugasi 2 Larutan penyangga Basa
Sekarang marilah kita tinjau larutan yang mengandung basa lemah dengan asam konjugasinya. Misalnya, NH
3
dan NH
4 +
yang berasal dari garam. NH
3
NH
4 +
+ OH
-
Stb: b-b b
b basa lemah, nilai α sangat kecil
≈ b
NH
4
Cl NH
4 +
+ Cl
-
Stb: g- g g
g Garam bersifat elektrolit kuat, g
g terurai
sempurna, α=1
Karena NH
3
= b b dan NH
4 -
= g + b g, maka:
[ ]
[ ]
Keterangan: Kb = tetapan ionisasi basa lemah b = jumlah mol basa lemah
g = jumlah mol asam konjugasi
4 Pengaruh Pengenceran dan Penambahan Sedikit Asam atau Basa pada Larutan penyangga
Bagaimana pengaruh pengenceran pada pH larutan penyangga dan hidrolisis? Pengenceran atau penambahan air akan memperbesar volum
komponen komponen larutan penyangga. Untuk mengetahui pH-nya perhatikan contoh soal berikut.
Contoh Soal Ke dalam larutan penyangga yang terdiri dari 200 mL NH
3aq
0,6 M dengan 300 mL NH
4
Cl 0,3 M Kb NH
3aq
= 1,8.10
–5
ditambahkan air sebanyak 500 mL. Tentukan pH larutan mula-mula dan pH setelah di tambah 500 mL air.
Penyelesaian: pH mula-mula
Jumlah mol NH
3aq
= 0,6 M x 200 mL = 120 mmol = 0,12 mol Jumlah mol NH
4 +
= 0,3 M x 300 mL = 90 mmol = 0,09 mol Volum campuran = 200 mL + 300 mL = 500 mL = 0,5 L
pOH = –log 2,4.10
–5
= 5 – log 2,4 = 4,62
pH = 14 – 4,62 = 9,38
Jadi, pH mula-mula adalah 9,38. pH setelah di tambah 500 mL air
Volum campuran menjadi 1.000 mL = 1 L
pOH = –log 2,4.10
–5
= 4,62 pH = 14
– 4,62 = 9,38 Jadi, pH setelah ditambah 500 mL air adalah 9,38.
Bagaimana pengaruh penambahan sedikit asam atau basa pada pH larutan penyangga dan hidrolisis? Untuk mengetahuinya perhatikan contoh soal berikut.
Contoh Soal Larutan penyangga yang terdiri dari 50 mL CH
3
COOH 0,1 M dengan 50 mL CH
3
COONa 0,1 M Ka CH
3
COOH = 1,7.10
–5
mempunyai pH = 4,76. Berapa pH larutan setelah ditambah 1 mL HCl 0,1 M.
Penyelesaian: Pada larutan penyangga terdapat CH
3
COOH dan CH
3
COO
–
. Pada penambahan HCl, H
+
dari HCl akan bereaksi dengan CH
3
COO
–
membentuk CH
3
COOH sehingga jumlah mol CH
3
COOH akan bertambah sedangkan CH
3
COO
–
akan berkurang.
Perhitungannya: Jika H+ yang ditambahkan = 0,0001 mol maka akan bereaksi dengan 0,0001 mol
CH
3
COO
–
dan membentuk 0,0001 mol CH
3
COOH. Volum campuran = 100 mL + 1 mL = 101 mL = 0,101 L
[ ]
pH = 5 – log 1,77 = 4,75.
pH mula-mula = 4,76, sedangkan pH setelah ditambah sedikit HCl = 4,75. Jadi selisih pH sangat kecil maka dianggap pH tidak berubah.
Berdasarkan perhitungan pada contoh di atas dapat disimpulkan bahwa: 1. Larutan penyangga dapat mempertahankan pHnya jika ditambah sedikit asam
atau basa 2. pH larutan penyangga tidak berubah jika larutan diencerkan.
5 Kegunaan Larutan penyangga Pada makhluk hidup terdapat berbagai macam cairan seperti air, sel darah,
dan kelenjar. Cairan ini berfungsi sebagai pengangkut zat makanan dan pelarut zat kimia di dalamnya. Berlangsungnya reaksi itu bergantung pada enzim tertentu,
dan tiap enzim bekerja efektif pada pH tertentu pH optimum. Oleh sebab itu, cairan
dalam makluk
hidup mengandung
larutan penyangga
untuk mempertahankan pHnya.
Contoh: Larutan penyangga dalam sel adalah pasangan asam-basa konjugasi
H
2
PO
4 –
dan HPO
4 2
–
. Jika pada sistem ada asam dan basa, larutan akan bereaksi dengan asam dan basa sebagai berikut:
HPO
4 2
– aq
+ H
+ aq
→ H
2
PO
4 –
aq
H
2
PO
4 –
aq
+ OH
– aq
→ HPO
4 2
– aq
+ H
2
O
l
Akibat reaksi tersebut pada sel ini tetap terdapat cairan penyangga H
2
PO
4
– dengan HPO
4 2
–
. Larutan penyangga pada darah adalah pasangan asam basa konjugasi H
2
CO
3
dan HCO
3 –
. Jika larutan penyangga bereaksi dengan asam dan basa, maka akanterjadi reaksi:
H
2
CO
3aq
+ OH
– aq
→ HCO
3 –
aq
+ H
2
O
l
HCO
3 –
aq
+ H
+ aq
→ H
2
CO
3aq
Akibat reaksi tersebut pada darah tetap ada larutan penyangga H
2
CO
3
dengan HCO
3 –
. Larutan penyangga di atas membantu menjaga pH darah agar konstan, yaitu sekitar pH = 7,4. Jika mekanisme pengaturan pH dalam tubuh
gagal, misalnya saat sakit dan pH darah turun sampai 7 atau naik sampai pH 7,8, dapat menyebabkan kerusakan permanen pada organ tubuh atau bahkan
kematian. Dengan adanya larutan penyangga H
2
CO
3
HCO
3 –
dan H
2
PO
4 –
HPO
4 2
–
cairan tubuh kita memiliki pH yang tetap. Kegunaan larutan penyangga tidak terbatas pada tubuh makhluk hidup,
reaksi-reaksi kimia di bidang industri dan di laboratorium juga menggunakan larutan penyangga.
Buah-buahan dalam kaleng biasanya ditambahkan campuran asam sitrat dan natrium sitrat untuk menjaga pHnya, agar tidak mudah rusak oleh bakteri.
Demikian pula untuk keperluan kolam renang sering ditambahkan NaHCO
3
, agar pH air kolam tetap terjaga konstan.
B. Hidrolisis
Kategori